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硅元素提高柏树镉耐性的机理探讨

时间:2015-10-08 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:4987字
摘要

  硅( Si) 是一种对植物生长有益的营养元素,在提高植物抗病、抗旱、抗盐、抗冻以及抗重金属毒害等诸多方面均起着重要的作用[1 -6].目前关于 Si 提高植物镉( Cd) 耐性的机制研究还较少,一般认为与其抑制植物 Cd 吸收有关[7 -10].一方面,硅酸盐、炉渣等 Si 源可提高土壤 pH,导致 Cd 在土壤化学活性降低[11]; 另一方面,Si 主要沉积于植物根部内皮和外皮层细胞壁上,造成 Cd 在根部的吸收及转运过程受到阻控[12].

  但 Liang 等[13]近来研究发现,虽然外源 Si 增强了玉米耐 Cd 性,但施 Si 显着提高了地上部和根中总 Cd 量,Vaculík 等[14]和 da Cunha 等[15]对玉米的研究也同样的到类似的结果,这表明 Si 在植物体内存在解毒作用,但相关机理还不明确。柏科苗木具有耐寒、耐旱、耐贫瘠等特性,是我国常用的园林绿化树种。笔者先前研究发现,蓝冰柏能在高 Cd 污染的土壤( 100 mg·kg- 1) 中正常生长[16],为了研究施用 Si 对龙柏和侧柏 Cd 吸收与累积的影响,本研究通过探讨 Si 对龙柏和侧柏根际土壤中 Cd 形态、根茎叶 Cd 含量以及叶片抗氧化系统的影响,旨在阐明 Si 提高柏树 Cd 耐性机理,并为重度 Cd 污染土壤上的植被绿化提供借鉴。

  1 材料和方法

  1. 1 供试材料

  供试柏树品种为一年生龙柏( Juniperus Chinensis)和侧柏( Platycladus Orientalis) ,购自于浙江省萧山苗圃区。盆栽试验的土壤是采自浙江省上虞市海涂,为滨海盐土。供试土壤主要理化性质见表 1。

  1。 2 试验设计

  试验用塑料盆钵直径 20 cm,高 15 cm,每盆装土3. 0 kg.盆钵内附塑料袋,以防土壤中 Cd 随浇灌水析出。美国 APEX 苗木缓释肥一次性以基肥方式施入,按 4. 0 g·kg- 1比例与供试土壤充分混匀,将长势一致的一年生侧柏和龙柏植于盆中。试验共设 6 个处理,分别为 0 mg Cd·kg- 1+ 0 mg Si·kg- 1( T1) 、0 mg Cd·kg- 1+ 400 mg Si·kg- 1( T2) 、0 mg Cd·kg- 1+ 1 000mg Si·kg- 1( T3) 、200 mg Cd·kg- 1+ 0 mg Si·kg- 1( T4) 、200 mg Cd·kg- 1+ 400 mg Si·kg- 1( T5) 和 200mg Cd·kg- 1+ 1 000 mg Si·kg- 1( T6) ,每个处理 5 次重复,共计 60 盆。Si 与 Cd 分别以 Na2SiO3·9H2O 和CdCl2·H2O 的形式添加,其中 Na2SiO3·9H2O 溶解后,用稀 H2SO4调 pH 值至 7. 4( 对照土壤 pH) .为了使Si、Cd 施用均匀,先预备制少量分别含有 30 000 mg·kg- 1Si 和 10 000 mg·kg- 1Cd 的土壤,风干过筛后,按处理浓度与对照土壤混匀。盆栽试验在浙江省农科院温室内进行,培养期间土壤湿度保持 60% ~ 80%,种植 90 d 后收获。

  1。 3 测定方法

  1. 3. 1 柏树根际土壤采集及其不同 Cd 形态的提取根际土壤采集: 植物收获后,将根部表面附着的 2 ~3 mm 厚度的土壤仔细用毛刷刷下,此部分土壤视为根际土壤[16].采用 Tessier 法对根际土壤中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态 Cd进行分步提取[17].

  1。 3。 2 植物分析 植物收获后分为根部、茎部和叶片3 个部分。茎、叶部先后用自来水和蒸馏水仔细冲洗干净,根部用自来水洗净后,先在 0。 5 mmol·L- 1CaCl2溶液浸泡 30 min( 去除根表面吸附 Cd 离子)[18],再用自来水冲洗,最后用蒸馏水冲洗干净。根、茎和叶分别称取鲜重后,在 70℃下烘干72 h,磨碎,过2 mm 筛,待用。

  1。 3。 3 柏树叶片中 MDA 含量及抗氧化酶( SOD、POD和 CAT) 活性 参照《植物生理生化实验原理与技术》的方法进行测定[19]。

  1。 3。 4 Cd 的测定 称取磨碎样品约 0。 20 g 至 50 mL三角瓶中,加入 10 mL 纯 HNO3盖上弯颈小漏斗,于160℃ 下加热至消煮液澄清透明,定容至 50 mL。待测液中的 Cd 采用原子吸收火焰光度法进行测定。

  1。 4 数据分析

  试验数据在 Excel 下建立数据库,用 SPSS 11. 5 统计软件进行差异显着性分析。

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